过渡金属基纳米阵列的设计合成及其电催化析氢性能研究

发布时间：2021-08-06 11:47

　　在众多能源载体中,氢能展现出巨大的应用潜力和优势。电催化分解水制氢是一种环境友好且可持续的氢气生产方法。为了实现氢气的大量生产进而解决能源危机,需要开发高效耐用且廉价的电催化剂。过渡金属化合物具有电子传导率快,稳定性长,催化性能好,电子间合理共混等优点,因此被广泛研究用于电催化分解水析氢。然而,由过渡金属参与合成的大多数化合物的导电性却比较差,从而限制了高效的电催化活性,所以通常将电催化剂直接生长在导电基质表面,进而提高复合催化剂的电催化析氢活性。本论文主要通过元素掺杂、金属氧化物复合以及构筑双金属合金修饰过渡金属氧化物三种方法来优化析氢电催化剂从而实现可持续的能源转换。本论文主要研究内容如下:1、通过简单的退火方法在泡沫镍基底上合成N掺杂Ni3S2纳米线,并用于碱性和酸性介质中的高效电催化析氢反应。相比于常规水热的方法,我们通过一步管式炉锻烧制备的一维结构纳米线可以提供大的比表面积,暴露更多的活性位点。同时N元素的引入显著影响了 Ni3S2的电子云密度,提高了电催化活性。N掺杂Ni3S2纳米线在1 M KOH介质中和0.5 M H2SO4介质中均表现出良好的电催化析氢活性。当处于0.... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电极热力学、电极动力学和电化学参数之间的关系图

过渡金属基纳米阵列的设计合成及其电催化析氢性能研究用电极动力学来描述。在一些氧化还原的反应中，质量传递限制并决定了电最大值，从而产生稳定的输出电流。对于析氢反应，与电极动力学相比，质递足够快。这里的传质并不是氢析出的速率决定步骤，因此在接下来的讨论们将忽略传质对电催化析氢的影响。

图 1.3a 在平衡势为 0V 时不同催化剂析氢吉布斯自由能分布的计算。Figure 1.3a Calculation of the free energy distribution of hydrogen evolution of diffcatalysts at an equilibrium potential of 0 V.


本文编号：3325720